東華學子用“膜”法破解極端環境取水難題

在地球上最干旱的地方之一、智利阿塔卡馬沙漠，居民在風口山坡上架起一排排“霧網”，待空氣中飄來的水汽在網面凝結成滴，他們小心地用管子接入生活用水槽。

東華大學材料科學與工程學院碩士研究生姚家傲在紀錄片中看到這一幕后，產生了一個大膽的想法：“有沒有可能做出一種比霧網更輕、更小、更高效的材料，讓人類從空氣中直接取出凈水？”

基于“空氣草”能在干旱氣候中吸收霧氣存活的特性，姚家傲和團隊成員通過模仿其葉片的非對稱結構，開發出一種“雙面性”POPs膜材料，其中一面粗糙親水，負責集水，另一面光滑疏水，用于保水。當膜材料放置一段時間后，能夠在表面凝結起“霧水”，再將這些水收集起來，便實現了“喝空氣”的功能。

極端環境大氣集水“POPs”膜實物。

進一步地，團隊將光熱吸收材料與壓電材料組合，開發出一種能在陽光和波浪雙重作用下工作的“復合蒸發膜”。測試結果顯示，這套設備能夠在自然能驅動下穩定產出可飲用的水，拓展了空氣膜的應用。

此外，針對高鹽、高污染的鹽湖地區，團隊將具有光敏抗菌特性的卟啉基團引入POPs膜材料中，使其在光照條件下自動釋放活性氧，持續殺滅膜面細菌，且膜體具備良好的孔隙結構，能夠確保鹽分攔截和水通量的平衡。最終，團隊設計出一款適用于高污染水源的抗菌復合膜，具備高通量、高過濾率與抗菌性，能夠實現穩定的水質凈化。

團隊成員在戶外實地場景做測試。圖片均由東華大學提供

據了解，目前團隊開發的三類POPs功能膜產品，即大氣集水膜、海水蒸發器、抗菌納濾膜，已完成中試測試，并與數家企業和國際水務機構達成合作意向。后續，團隊還計劃將膜材料應用拓展到災區應急供水、野外作業裝備等領域。